As reações de precipitação

Quando duas soluções são misturadas, o resultado pode ser, simplesmente, uma nova solução que contém ambos os solutos. Em alguns casos, porém, os solutos reagem um com o outro. Por exemplo, quando uma solução incolor de nitrato de prata em água é misturada a uma solução amarelada de cromato de potássio, forma-se um pó sólido de cor vermelha, indicando que uma reação química ocorreu.

• Na precipitação, o soluto se separa tão rapidamente da solução, que não há tempo para que se formem cristais simples. Ao contrário, o soluto forma um pó fino (um conjunto de cristais muito pequenos) chamado de precipitado. Normalmente, a precipitação é quase instantânea, ocorrendo tão logo duas soluções são misturadas.

Os precipitados

Vejamos o que acontece quando uma solução de cloreto de sódio (um eletrólito forte) é vertida em uma solução de nitrato de prata (outro eletrólito forte). A solução de cloreto de sódio contém cátions $\ce{Na^+}$ e ânions $\ce{Cl^-}$. De modo análogo, a solução de nitrato de prata, $\ce{AgNO3}$, contém cátions $\ce{Ag^+}$ e ânions $\ce{NO3^-}$. Quando as duas soluções se misturam em água, forma-se imediatamente um precipitado, um depósito de sólidos finamente divididos. A análise mostra que o precipitado é cloreto de prata, $\ce{AgCl}$, um sólido branco insolúvel. A solução incolor que permanece acima do precipitado de nosso exemplo contém cátions $\ce{Na+}$ e ânions $\ce{NO3-}$ dissolvidos. Esses íons permanecem em solução porque o nitrato de sódio, $\ce{NaNO3}$, é solúvel em água.

Em uma reação de precipitação, forma-se um produto sólido insolúvel quando duas soluções eletrolíticas são misturadas. Quando uma substância insolúvel forma-se em água, ela precipita imediatamente. Na equação química de uma reação de precipitação, (aq) é usado para indicar as substâncias que estão dissolvidas em água e (s) para indicar o sólido que precipitou: $$\ce{ AgNO3(aq) + NaCl(aq) -> AgCl(s) + NaNO3(aq) }$$

As equações iônicas e iônicas simplificadas

Uma equação iônica completa de uma reação de precipitação mostra todos os íons dissolvidos. Como os compostos iônicos dissolvidos existem como íons em água, eles são listados separadamente. Por exemplo, a equação iônica completa da precipitação do cloreto de prata, é: $$\begin{split} \ce{ Ag^+(aq) + NO3^-(aq) + Na^+(aq) + Cl^-(aq) \\-> AgCl(s) + Na^+(aq) + NO3^-(aq) } \end{split}$$ Como os íons $\ce{Na^+}$ e $\ce{NO3^-}$ aparecem como reagentes e produtos, eles não influenciam diretamente a reação. Eles são íons espectadores, isto é, íons que estão presentes durante a reação, mas que permanecem inalterados, como espectadores em um evento esportivo. Como os íons espectadores permanecem inalterados, eles podem ser cancelados em cada lado da equação, simplificando-a: $$\begin{split} \ce{ Ag^+(aq) + \cancel{\ce{NO3^-(aq)}} + \cancel{\ce{Na^+(aq)}} + Cl^-(aq) \\-> AgCl(s) + \cancel{\ce{Na^+(aq)}} + \cancel{\ce{NO3^-(aq)}} } \end{split}$$ O cancelamento dos íons espectadores leva à equação iônica simplificada da reação, a equação química que só mostra as trocas que ocorrem durante a reação: $$\ce{ Ag^+(aq) + Cl^-(aq) -> AgCl(s) }$$ A equação iônica simplificada mostra que os íons $\ce{Ag^+}$ se combinam com os íons $\ce{Cl^-}$ e precipitam como cloreto de prata, $\ce{AgCl}$.

As regras de solubilidade

Uma das muitas aplicações das reações de precipitação utiliza duas soluções que, quando misturadas, formam o precipitado insolúvel que se deseja obter. Este composto insolúvel pode ser separado da mistura de reação por filtração. As reações de precipitação também são usadas na análise química. Na análise qualitativa — a identificação das substâncias presentes em uma amostra —, a formação de um precipitado é usada para confirmar a identidade de certos íons.

As regras de solubilidade (Tab. 2E.2.1) resumem os padrões de solubilidade observados em compostos iônicos comuns em água. Observe que todos os nitratos e todos os compostos comuns de metais do Grupo 1 são solúveis e, portanto, são úteis como soluções de partida em reações de precipitação. Pode-se usar quaisquer íons espectadores porque eles permanecem em solução e, em princípio, não reagem.

As regras de solubilidade, por exemplo, mostram que o iodeto de mercúrio(I), $\ce{Hg2I2}$, é insolúvel. Ele se forma por precipitação quando duas soluções que contêm íons $\ce{Hg2^{2+}}$ e íons $\ce{I-}$ são misturadas: $$\ce{ Hg2^{2+}(aq) + 2 I^-(aq) -> Hg2I2(s) }$$ Como os íons espectadores não aparecem, a equação iônica simplificada será a mesma se qualquer composto solúvel de mercúrio(I) for misturado com qualquer iodeto solúvel.